「高集積化電子部品の検査精度向上を実現する超音波観察像の鮮鋭化および微細欠陥検出技術の開発と実用化」にまつわる話

摘要

本研究対象である超音波映像装置は，半導体用非破壊検査装置として，1985年に製品化され，その後，シリーズ化により，用途が拡大した．この間，検査対象となる半導体1Cは，小型化·高集積化のニーズに対応し，微細化ならびにチップを立体的に接続する積層化が進行し，ICのサイズは3桁も小さくなった．サイズが1/2に小型化すると，性能を左右するキラー欠陥数は2倍になるといわれている．また，積層化によって検査層もその分だけ増加するなど，高感度検査の要求は年々強くなる一方である．このような半導体1Cの微細化と連動して，日立では半導体検査装置の高感度化技術の開発に取り組んでいる．超音波検査装置に関しては，検出する画像の高分解能化を目的として，主に超音波プローブの高周波数化を進め，現在では，周波数5～300MHz，焦点距離0．6～130mmからなる約100種のプローブを製品化している．しかし，高周波数化することで，ICチップ内での音の減衰が大きくなり，積層チップでは，下層まで音が届かないというトレードオフが生じ，このようなハードウエアによる高分解能化は限界に近づいている．また，得られた観察像からの欠陥検出は，従来目視で行われるのが一般的であった．しかし，検出すベきキラー欠陥のサイズも微細になっており，図1に示すように，φ6200mmのウェハからφ10μmの欠陥を検出することは，ドーム球場に落ちているコンタクトレンズを数分で探すことに相当し，目視による検査は不可能に近い．